DE102004007457A1 - Verfahren zur Herstellung von RFID Etiketten - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines RFID Etiketts unter Verwendung eines Druckverfahrens. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die benötigten Teile in einfacher Weise auf das Etikett zu bringen und das Etikett auf einfache Weise zu komplettieren. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, dass zumindest ein Teil der für die Funktion benötigten Antenne und des Schwingkreises durch Bogenoffsetdruck bzw. direkt oder indirekt mit einer Hochdruckplatte auf den Bedruckstoff appliziert wird. DOLLAR A Die Applikation der Schwingkreise bzw. Chips erfolgt, nachdem die Etiketten zu mehreren Nutzen auf einem Bogen hergestellt und aus diesem vereinzelt wurden, in stets gleicher Orientierung einzeln oder an einer zu erstellenden oder zu befüllenden Verpackung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von RFID Etiketten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 12.
  • [Stand der Technik]
  • Die Erfindung beschreibt verschiedene Verfahren zur Herstellung von RFID (Radio Frequency Identification) Etiketten, auch Smart Labels genannt. Basis der intelligenten Etiketten (RFID, Smart Labels) ist die sogenannte Transponder Technologie. Ihr großer Vorteil liegt in der Funkverbindung zwischen dem Etikett und einem Lesegerät. Das kann den maschinellen Datenerfassungsvorgang extrem beschleunigen, weil die Lesegeräte keine optische Verbindung zu den Etiketten mehr brauchen. Damit kann z.B. der Inhalt einer Schachtel oder einer ganzen Palette fehlerfrei erfasst werden. Auch können in den intelligenten Etiketten Sicherheitscodes hinterlegt werden, wodurch Packungsfälschungen (z.B. Pharmaindustrie) oder Diebstähle eindeutig identifiziert werden können.
  • Ein System zur drahtlosen Identifikation besteht aus zwei Komponenten: Den RFID Etiketten (Smart Labels), die an den Waren angebracht werden und dem Schreib-/Lesegerät mit dem Daten aus dem Etikett ausgelesen oder übertragen werden können. Die Transponder speichern je nach Ausführung einfache Identifikationsnummer bis zu komplexen Daten (z.B. Verfallsdatum, Herstellungsort und -tag, Verkaufspreise etc.). Auch können Meßdaten gespeichert werden. Die Transponder bestehen meist aus einer integrierten Schaltung, einer Antenne und weiteren passiven Komponenten. In der Art der Energieversorgung wird zwischen aktive und passive Transponder unterschieden. Besitzt das Etikett eine Energieversorgung, z.B. in Form einer Batterie, so spricht man von einem aktiven System. Als passive wird ein Transponder bezeichnet, wenn er über ein externes, magnetisches oder elektrisches, Feld mit Energie versorgt wird.
  • Der Transponder IC, der mit der Antenne des mobilen Datenträgers verbunden ist, übernimmt das Senden/Empfangen der Daten. Bei passiven RFID Transpondern ist in der Regel die gesamte Intelligenz und Funktionalität in diesem Schaltkreis integriert.
  • Einige Typen enthalten darüber hinaus einen On- Chip Resonanz Kondensator für den Schwingkreis, so dass außer einer Antennenspule keine weiteren externen Komponenten erforderlich sind. Der oder die benötigten Kondensatoren können auch durch drucktechnische Verfahren erzeugt werden. Klassische und bekannte Verfahren für die Herstellung der RFID Etiketten sind die Lamination einer beschichten Folie auf das Etikett, das Drucken der Antenne mittels Siebdruckverfahren oder die Herstellung mittels Tintenstrahlverfahren.
  • Beim Anbringen von Warensicherungsetiketten, z.B. auch RFID-Etiketten, wird bislang ein einzelnes Warensicherungselement auf einem Teilelement, z.B. einem selbstklebenden Etikett kleiner Flächenausdehnung, erzeugt und auf diesem Teilelement auf der Ware, deren Verpackung oder einer Transportverpackung angebracht. Die Erzeugung von Warensicherungselementen kann allerdings, wie oben beschrieben, auch durch direkten Druck auf die Verpackung selbst erfolgen. Um die Applikation der Warensicherungselemente zu erleichtern, ist es vorgesehen, die Warensicherungselemente direkt auf einzelne Verpackungen, Verpackungselemente oder auf Teile der Verpackung aufzubringen. Beim Druck von Verpackungen besteht ein Bogen aus mehreren sogenannten Nutzen. Jeder Nutzen beinhaltet eine Verpackung oder einen Teil einer Verpackung, ein Verpackungselement. Diese Produktion von mehreren Nutzen auf einem Bogen erfordert, dass nachträglich die Nutzen voneinander getrennt werden. Diese Trennung der Nutzen kann für die Anbringung der Warensicherungsetiketten genutzt werden. Nachdem der gesamte Bogen bedruckt worden ist, beinhaltet er die vorgedruckten sensorischen Elemente des Warensicherungselementes, z.B. Teile eines RFID-Etiketts. Die Anbringung der auf die externe Sensorik ansprechenden Elemente jedes einzelnen Warensicherungselementes, z.B. eines Chips, soll dann noch nachträglich erfolgen. Die Anbringung wird dadurch erschwert, dass die Nutzen auf dem Bogen platzsparend angebracht und dadurch in unterschiedlichen Lagen und in mehreren Reihen angebracht sind.
  • [Aufgabe der Erfindung]
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die benötigten Teile in einfacher Weise mit geringem technischem Aufwand auf einer Verpackung anzubringen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 bzw. 12 in Verbindung mit Anspruch 25. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
  • [Beispiele]
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindestens Teile der für die Funktion benötigten Antenne und/oder des Schwingkreises im Offsetdruck auf dem Bedruckstoff appliziert werden bzw. dass zumindest ein Teil der für die Funktion benötigten Antenne und des Schwingkreises direkt oder indirekt mit einer Hochdruckplatte appliziert wird. Nach dem Druck muss dann nur noch der Chip, der meist ungehaust ist, durch ein Klebe- oder Lötverfahren aufgebracht werden.
  • Beim Design der Antenne sind folgende Größen von Interesse: Die Induktivität, die Spulenfläche, der ohmsche Widerstand und die Koppelkapazität zwischen den Windungen. Abweichungen von den Kennwerten können dazu führen, dass der Kontakt zwischen dem Lese-/Schreibgerät und dem Transponder nicht zustande kommt. Die Resonanzfrequenz muss mit einer hohen Güte erreicht werden, so dass höchste Ansprüche an die Druckqualität gestellt werden.
  • Nach der Erfindung wird eine Metallfarbe oder leitfähige Paste über eine wasserlos Offsetplatte oder eine Nassoffsetplatte über das Gummituch auf den Bedruckstoff innerhalb einer Bogen- oder Rollenoffsetdruckmaschine übertragen wird. Die gedruckten Linien bilden die Antenne und gegebenenfalls dem gesamten Schwingkreis, der Chip wird später erforderlichenfalls aufgelötet oder aufgeklebt. Der Bedruckstoff, auf den die Bestandteile des Schwingkreises aufgedruckt werden, kann ein Faserstoff (Papier, Vlies u.a.), ein Gewebe aus Natur- oder Kunstfasern oder eine Kunststofffolie sein. Eine Draufsicht auf ein nach der Erfindung hergestelltes Etikett zeigt die schematisierte 1.
  • Ein wegschlagender Bedruckstoff, z.B. wenn es sich bei diesem um ein Papier oder einen anderen Faserstoff handelt, kann vorbehandelt sein, um ein Wegschlagen der leitfähigen Druckfarbe oder Paste zu vermeiden. Die Vorbehandlung kann ein Lackauftrag oder eine Auftrag einer Vordruckfarbe über ein Flexodruckwerk oder ein Offsetdruckwerk sein. Möglich ist auch, dass auf den Etikettenrücken eine Folie kaschiert ist oder das Etikett auf den Rücken schon durch den Hersteller vorbehandelt ist. Bei einem sehr starken Wegschlagen der Druckfarbe in den Bedruckstoff kann es zu einer Veränderung der Induktivität durch die dritte Ebene kommen. Der Auftrag mittels Druckplatte für den Wasserlosen Druck wird gegenüber dem Nassoffset bevorzugt, da das im Nassoffset benötigte Feuchtmittel zu einem Korrodieren der Farbe führen kann und auch die Präzision des Druckes höher ist. Auch können im wasserlosen Offset höhere Auflösungen bzw. feinere Linienstärken gedruckt werden.
  • Ein Kondensator, der für die Herstellung eines Schwingkreises benötigt wird, kann erzeugt werden, dass zwei Linien eng nebeneinander gedruckt werden, die an den Enden der kürzeren Linie wieder miteinander verbunden sind. Alternativ kann zuerst die Grundlinie gedruckt werden, dann wird ein isolierender Stoff darüber gedruckt und in einem dritten Druckwerk dann die Gegenlinie aufgedruckt. Der Kondensator kann auch in den Chip integriert sein. Andere Schaltkreiselemente können auch gedruckt werden, z.B. Widerstände durch eine Verjüngung der Linienstärke.
  • Theoretisch könnte die Kondensatorlinien auf beide Seite des Bedruckstoff gegenüberliegend aufgedruckt werden. Dazu müsste der Bedruckstoff vorher perforiert werden, dass eine Verbindung zwischen zwei gegenüberliegenden Linien beim Farbauftrag entsteht.
  • Abschließend kann die Antenne und der Schwingkreis mit einem Schutzlack überzogen werden, der den Aufdruck gegen mechanische, chemische oder oxidative Beschädigungen schützt. Alternativ dazu kann eine Schutzfolie aufgezogen werden.
  • In einem zweiten Verfahren wird ein Klebstoff über ein Druckwerk vorgedruckt, der mit dem Klebstoff bedruckte Bogen mit einer Transferfolie in Kontakt gebracht, die mit einem metallischen oder anderen leitfähigen Stoff beschichtet ist. An den Stellen mit dem aufgebrachten Klebstoff löst sich der leitfähige Stoff von der Trägerfolie und wird auf den Bedruckstoff übertragen. Dieser bildet dann den Schwingkreis, Antenne oder Bestandteile davon.
  • Als drittes Verfahren kommt ein Auftrag der Linien der Antenne/des Schwingkreises mittels des Flexodruckverfahrens in Betracht. Nachteilig ist jedoch, dass Flexodruckplatte bei nicht exakt justierter Beistellung zu Quetschrändern führen können. Diese Quetschränder würden zu einer Veränderung durch Kapazitätsänderung zu einer Veränderung der Charakteristik des Schwingkreises führen.
  • Die Komplettierung des RFID-Etiketts mittels des Schwingkreises bzw. eines Chips erfolgt dann durch nachträgliche Applikation mittels Auflöten oder Aufkleben.
  • Dies wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafter Weise so vorgenommen, dass nach dem Teilen eines Bogens in einzelne Nutzen oder in Nutzenblöcke einander einheitlich zugeordnete Elemente entstehen. Bei der Anbringung der Chips können nun die Nutzenteile oder Nutzanblocks so einem Applikationsgerät zugeführt werden, dass die Warensicherungselemente immer in gleicher Position bearbeitet werden können. Damit wird die Applikation der Chips zu den bereits aufgedruckten Teilen der Warensicherungselemente erheblich erleichtert. Die komplettierten Teile können dann leicht an einer Verpackung angebracht werden.
  • Ebenso ist es möglich die gedruckten Grundelemente direkt auf einer Verpackung anzubringen. Dann kann das RFID-Etikett in der Faltschachtelklebemaschine oder in der Abfüllstation komplettiert werden.
  • Die RFID-Etiketten können so direkt in die Verpackung oder die Verpackungsteile oder auf Einzelelemente, die auf die Verpackung aufgebracht werden oder diese ergänzen und die nur ein RFID-Etikett tragen, eingebracht werden.
  • Zur Verdeutlichung sind schematisierte 2 und 3 zu beachten. Ausgehend davon wird daher folgendes Vorfahren vorgeschlagen:
    • 1. Die Antennen eines RFID-Chips werden zu mehreren Nutzen auf die Bogen aufgedruckt.
    • 2. Die einzelnen Nutzen werden ausgestanzt bzw. geschnitten und vereinzelt.
    • 3. Die einzelnen Nutzen werden in gleicher Orientierung gesammelt.
    • 4. Auf den einzelnen Nutzen oder Nutzenblocks wird dann der Schwingkreis bzw. Chip aufgelötet oder aufgeklebt.
  • Die Applikation der Schwingkreise bzw. Chips kann so in einer separaten Anlage erfolgen und auf die einzelnen Nutzen bezogen werden. Idealerweise kann die Applikation innerhalb einer Fertigungslinie z.B. in einer Faltschachtelklebemaschine oder auch innerhalb der Abfüllstation erfolgen.
  • Damit wird vermieden, dass fertigverpackte Waren in einer zusätzlichen Markierstation mit den Warensicherungselementen versehen werden müssen. Vorteilhaft an dem Verfahren ist weiterhin, dass die Antennen bzw. auch weitere Bestandteile des Schwingkreises mehrnutzig bedruckt werden können. Auf einem Einzelnutzen muß nur der Chip appliziert werden. Damit wird eine deutliche Kostenreduktion möglich.

Claims (34)

  1. Verfahren zur Herstellung eines RFID Etiketts unter Verwendung eines Druckverfahrens, gekennzeichnet dadurch, dass zumindest ein Teil der für die Funktion benötigten Antenne und des Schwingkreises durch Bogenoffsetdruck auf den Bedruckstoff appliziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass für den Druck der Leiterbahnen eine leitfähige Paste oder Druckfarbe verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass es sich bei der leitfähigen Druckfarbe um eine Farbe mit metallischen Partikel handelt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass die leitfähige Farbe Russ oder Kohlefasern beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass der Farbauftrag in einer Bogenoffsetmaschine mit Greifertransport erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass der Farbauftrag innerhalb einer Rollenoffsetmaschine erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass die Bestandteile der Antenne/des Schwingkreis auf die Bogenrückseite appliziert werden und der Bogen danach in einer Wendeeinrichtung umstülpt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass nach dem Druck der Bestandteile der Antenne/des Schwingkreises ein Schutzlack oder eine Schutzfarbe aufgetragen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass der Schutzlack oder Schutzfarbe über ein Bogenoffsetdruckwerk übertragen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass der Schutzlack über ein Flexodruckwerk mit Kammerrakel und Rasterwalze übertragen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass der Schutzlack über ein Zweiwalzenflexodruckwerk appliziert wird.
  12. Verfahren zur Herstellung eines RFID Etiketts unter Verwendung eines Druckverfahrens, gekennzeichnet dadurch, dass zumindest ein Teil der für die Funktion benötigten Antenne und des Schwingkreises direkt oder indirekt mit einer Hochdruckplatte appliziert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass die Hochdruckplatte auf einen Plattenzylinder einer Bogendruckmaschine oder Rollendruckmaschine aufgespannt wird und er Farbübertrag indirekt über einen Gummizylinder auf den Bedruckstoff erfolgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass die Hochdruckplatte in einer Bogen- oder Rollendruckmaschine im direkten Kontakt mit dem Bedruckstoff steht.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet dadurch, dass die Hochdruckplatte in einer Druckmaschine eingesetzt wird, die auch Offsetdruckwerke beinhaltet.
  16. Verfahren nach Anspruch 1 oder 12, gekennzeichnet dadurch, dass es sich bei dem Bedruckstoff um einen Faserstoff handelt.
  17. Verfahren nach Anspruch 1 oder 12, gekennzeichnet dadurch, dass es sich bei dem Bedruckstoff um eine Folie handelt.
  18. Verfahren nach Anspruch 1 oder 12, gekennzeichnet dadurch, dass es sich beim dem Bedruckstoff um eine Gewebe aus Natur- und/oder Kunstfasern handelt.
  19. Verfahren nach Anspruch 1 oder 12, gekennzeichnet dadurch, dass bei wegschlagenden Bedruckstoffen ein Vorstrich, Vorlackierung oder ein Vordruck mit einem Lack oder einer Vordruckfarbe erfolgt, der die Wegschlageeigenschaften verringert.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet dadurch, dass der Vorstrich, die Vorlackierung oder der Vordruck mittels eines direkten Hochdruckwerkes erfolgt.
  21. Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet dadurch, dass der Vorstrich, die Vorlackierung oder die Vordruckfarbe mittels einer Hochdruckplatte indirekt über einen Gummizylinder appliziert wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet dadurch, dass der Vorstrich, die Vorlackierung oder die Vordruckfarbe über ein Offsetdruckwerk appliziert wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 1 oder 12, gekennzeichnet dadurch, dass zur Herstellung eines kapazitiven Elements (Kondensator) zwei Linien streckenweise nebeneinander gedruckt werden, die an den Enden der kürzeren Linien miteinander verbunden sind.
  24. Verfahren nach Anspruch 1 oder 12, gekennzeichnet dadurch, dass zur Herstellung eines kapazitiven Elements (Kondensator) erst die Grundlinie gedruckt wird, dann partiell in einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 12 ein Isolator aufgedruckt wird und in einem dritten Arbeitsschritt dann die Gegenlinie in einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 12 aufgedruckt wird.
  25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Herstellung von Antennen bzw. von Teilen der Schwingkreise für RFID-Etiketten zu mehreren Nutzen auf einem Bogen verteilt erfolgt.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet dadurch, dass die Herstellung von Antennen bzw. von Teilen der Schwingkreise für RFID-Etiketten jeweils innerhalb der mehreren Nutzen für Verpackungen oder Verpackungsteile auf einem Bogen verteilt erfolgt.
  27. Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet dadurch, dass die Herstellung von Antennen bzw. von Teilen der Schwingkreise für RFID-Etiketten jeweils innerhalb der mehreren Nutzen für jeweils ein einzelnes RFID-Etikett auf einem Bogen verteilt erfolgt.
  28. Verfahren nach Anspruch 25 bis 27, gekennzeichnet dadurch, dass Nutzen eines Bogens voneinander getrennt werden.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet dadurch, dass Nutzen eines Bogens in Blöcken voneinander getrennt werden.
  30. Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet dadurch, dass Nutzen eines Bogens einzeln voneinander getrennt werden.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, gekennzeichnet dadurch, dass die Applikation des Schwingkreises bzw. Chips für ein RFID-Etikett auf den vereinzelten Nutzen oder Nutzenblöcken in einheitlicher Orientierung der Nutzen erfolgt
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, gekennzeichnet dadurch, dass die Applikation des Schwingkreises bzw. Chips für ein RFID-Etikett auf den an einer Verpackung angebrachten Nutzen erfolgt
  33. Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet dadurch, dass die Applikation des Schwingkreises bzw. Chips für ein RFID-Etikett bei der Erstellung der Verpackung z.B. in einer Faltschachtelklebemaschine erfolgt.
  34. Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet dadurch, dass die Applikation des Schwingkreises bzw. Chips für ein RFID-Etikett bei der Befüllung der Verpackung z.B. in einer Abfüllstation erfolgt
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